缓冲容量与缓冲溶液.ppt

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1、第六节 缓冲容量与缓冲溶液 的配制,一、缓冲容量 （一）缓冲容量的概念 为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力的大小，采用缓冲容量（也称缓冲指数或缓冲值）来衡量。,定义：使1L或1ml缓冲溶液的pH值改 变一个单位所需加入一元强酸或一元 强碱的物质的量（mol或mmol）， 称为该缓冲溶液的缓冲容量。,式中b为单位体积缓冲溶液的pH值改变 pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱 的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓 冲容量的单位为molL-1 pH-1 。,例2-6试求例2-4中加强酸（HCl）或强碱 （NaOH）时该缓冲溶液的缓冲容量。,例2-4的计算结果是：pH=0.06 代入（210）式， 得,解

2、： （1）加HCl时的缓冲容量：在1L缓 冲溶液中加入0.005mol的HCl，则,例2-4的计算结果是：pH=0.07 代入（210）式，得,（2）加NaOH时的缓冲容量：在1L缓冲溶 液中加入0.005mol NaOH，则：,（二）影响缓冲容量的主要因素 1. 缓冲溶液总浓度 当缓冲比一定时，缓冲 溶液的总浓度愈大，缓冲能力就愈大。在一定范 围内稀释时，缓冲容量也减小。 2. 缓冲比 当缓冲溶液的总浓度一定时，若 共轭碱共轭酸= 1，则缓冲容量最大。此时， 溶液的 pH= pKa 。缓冲比离 1愈远，pH 值偏离 pKa愈远，缓冲容量愈小。,实验和计算表明，当缓冲比在110和101 之间时

3、，即溶液的pH值在pKa-1和pKa+1之间时， 溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲 作用的 pH 值范围，即pH=pKa1称为缓冲溶液 的缓冲范围。表 2-2 列出的是几种常用缓冲溶液 中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。,二、缓冲溶液的配制 配制一定pH值的缓冲溶液，应按下列 原则和步骤进行： （1）选择适当的缓冲对，使所选缓冲 对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液 的pH值尽可能相等或接近，偏离的数值 不应超过缓冲溶液的缓冲范围。,例如，配制 pH值为4.8的缓冲溶液，可选择HAc-NaAc缓冲对，因为HAc的pKa=4.75。又如配制pH值为5.2的缓冲溶液，应选择KHC8

4、H4O4-KNaC8H4O4缓冲对，因为KHC8H4O4的pKa=5.4，与欲配制缓冲溶液的pH值(5.2)最接近。,（2）要有一定的总浓度， 一般在0.05molL-10.20molL-1 之间较宜， 其相应的值在0.010.1之间。 （3）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应 尽量使缓冲比接近于1。实际工作，常常使用相 同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的 总体积为V总，共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体 积为VB-，混合前共轭酸、碱的浓度均为c，则：,利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制 缓冲溶液。,代入（28）式，得,代入（2.11）式，得,例2-7用0.10molL-1 HA

5、c和0.10molL-1NaAc溶液 配制pH=4.95的缓冲溶液100ml，计算所需两溶 液的体积。 解：已知：HB=B-=0.10molL-1,即取0.10molL-1HAc38.8ml和0. 10molL-1 NaAc61.2ml混合可得pH=4.95的缓冲液 100ml。,故,另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加 入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的 共轭碱）的方法，必须明确两个问题： （1）弱酸的物质的量（ mol或mmol）必须多于 强碱的物质的量（ mol或 mmol ）。 （2）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的 物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这 样剩余的弱

6、酸与生成的共轭碱组成缓冲对。,例2-8现欲配制pH=5.0的缓冲溶液，试计算 在50ml 0.10molL-1HAc溶液中加入0.10molL-1 的NaOH溶液多少毫升？ 解：设需加入的NaOH溶液为xml，则加入 NaOH的物质的量为0.10 x(mmol)，生 成的NaAc的物质的量也是0.10 x(mmol)， 那么，全部中和NaOH后剩余的HAc的 物质的量为(0.10500.10 x)(mmol)。,已知：pKa=4.75 pH=5.00 代入（29）式，得,所以，在50ml 0.10molL-1HAc溶液中 加入32.00ml 0.10mol L-1NaOH溶液，即 可得到pH=5.00的缓冲溶液。 应该指出，用缓冲方程式计算得到pH 值与实验测得的pH值是稍有差异的，可用 pH计进行校正。 配制缓冲溶液也可按照现成的配方进 行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的 配方列于表2-3和表2-4，以便参考使用。,